帷幕灌漿在水庫巖石基礎(chǔ)加固應(yīng)用中探討

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摘  要：某水庫因庫區(qū)不存在永久滲漏問題，只有壩基及右岸需采取可靠的防滲措施；根據(jù)壩基工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，地形條件及壩基防滲要求，決定在單斜構(gòu)造單元段設(shè)置1179m長的隔水帷幕；結(jié)合該工程實例提出詳細的加固技術(shù)措施，為同行提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：水庫工程；帷幕灌漿；基礎(chǔ)加固；鉆灌施工

1． 工程概況

某水庫是修建在巖溶地區(qū)的大型水利工程，地形封閉條件好，而且水庫周圍為非可溶巖分水嶺所包圍，庫區(qū)回水范圍內(nèi)無通向庫區(qū)外的滲漏通道。因庫區(qū)不存在永久滲漏問題，只有壩基及右岸需采取可靠的防滲措施。水庫地基按巖層形狀及構(gòu)造特征，可分為單斜構(gòu)造及構(gòu)造復(fù)雜帶兩個構(gòu)造單元。根據(jù)壩基工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，地形條件及壩基防滲要求，決定在單斜構(gòu)造單元段設(shè)置1179m長的隔水帷幕，帷幕底部均可接在河床以下的頁巖上，在構(gòu)造復(fù)雜帶單元通過設(shè)置449m長的隔水帷幕，帷幕底部接在透水性相對較弱的白云質(zhì)灰?guī)r或白云巖層上，成為懸掛式帷幕。

鑒于水庫左岸壩外段地質(zhì)條件較好，布設(shè)單排孔，河床段第21-第29壩段及右岸壩外右帷幕分別處于F8和F1斷層附近，地質(zhì)條件較差，布設(shè)三排孔，其余部位均布雙排孔。雙排孔按三角形布設(shè)，三排孔按梅花形布設(shè)。各排灌漿孔與帷幕線平行，排距1.2m，孔距2.0m。

2． 鉆灌施工技術(shù)

2.1  鉆灌方案提出

本工程水庫壩基防滲帷幕灌漿施工方法采用“小口徑鉆孔，自上向下逐段鉆灌，孔口封閉，孔內(nèi)漿液循環(huán)，不待凝不沖洗高壓灌漿”工藝。施工時首先采用不少于ø75mm鉆具鉆透混凝土蓋板至基巖深度2.0m，下栓塞壓水試驗、灌漿完畢，用水灰比0.5：1的濃漿鑲嵌ø75mm孔口管，待凝3d后，換ø56mm鉆具自上而下分段鉆灌。灌漿時在孔口安裝封閉器，用鉆桿做進漿管，漿液由鉆桿與孔壁之間的間隙返回孔口，在回漿管上安裝調(diào)壓閥控制壓力。在灌漿施工過程中灌漿壓力和漿液注入量的記錄采用灌漿自動記錄儀，實行每一鉆灌段結(jié)束后，不待凝即進行下一段鉆灌，直至終孔。

2.2  施工次序

二排灌漿孔的施工順序為：下游排→上游排→中間排，兩排孔的施上順序為：下游排→上游排。每排灌漿孔采取三個工序分步施工。順序為導(dǎo)孔→I序孔→II序孔→III序扎。在每一排中第II序孔應(yīng)在第I序孔灌漿深度達到巖石30 m以下再進行施工。第II序孔在第II序孔灌漿深度達到巖石30m以下再進行施工。排與排之間的施工同樣也是前序排孔深達30m后再進行后序排的施工。每個灌漿孔的施工過程包括造孔→沖孔→壓水→灌漿→封孔（下游排做簡易壓水，其中導(dǎo)孔做正規(guī)壓水）。

2.3  灌漿段長、壓力、濃度及結(jié)束標準

灌漿段長自上而下，巖面下第1I至3段分別采用2m、1m、2m；第四段以下均為5m。灌漿壓力第1至4段分別采用1、2、3、4M Pa，第5段以下，對于灰者中的孔段采用4.5MPa，對于灰頁巖互層中的孔段采用4MPa，在頁巖中采用3MPa。漿材采用水泥漿材，漿液濃度起始水灰比下游排I、II、III序孔分為1：1、2：1、5：1，上游排、中間排均為5：1。遵循由稀變濃的原則逐級改變，在壓漿階段當漿液很濃時容易固管，改為用2：1或3：1稀漿壓漿。結(jié)束標準采用在設(shè)計壓力下當灌注率小于0.4L／min時持續(xù)60／Min，或灌汀率小于1L／mln持續(xù)90Min，或小于2L／min持續(xù)120min，三者滿足其中一點則可以停止灌漿。

3． 對大耗漿量地段施工處理技術(shù)

針對本工程中第21—第29壩段和第65壩段以外的190隧洞的3—6單元，由于斷層影響，致使巖溶發(fā)育、巖層雜亂，單位注入量很大。為此，對特殊地段采取了特殊的處理措施。

（1）對溶洞先堵后灌。施工過程中，對下游排I序孔結(jié)束灌漿壓力由5MPa降為3MPa，這樣可以避免大量水泥的流失，還可以起到先堵溶洞的作用。上游排和中間排仍采用設(shè)計壓力，在個別孔段灌漿壓力達到3M Pa、注入率保持5—10L/min、持續(xù)灌漿超過16h時，即可結(jié)束灌漿。

（2）限量待凝。當孔內(nèi)灌漿灌入量較大或灌入量不隨時間的延長減少時，灌入水泥達20t左右則停灌待凝，待凝時間一般為48—72h，若摻入促凝劑，待凝時間為24—48h。

（3）循環(huán)灌漿和純壓灌漿交替使用。當灌入量達10t時，將射漿管取出采用孔口封閉、加速凝劑和摻和料進行純壓式灌漿。灌入一定量水泥后待凝，最終以下射漿管的循環(huán)灌漿方法結(jié)束灌漿。

（4）添加促凝劑。促凝劑包括氯化鈣和水玻璃，其摻量適宜不大于水泥至量的3％。這可以有效地加速水泥漿在孔內(nèi)的固化時間，避免水泥漿因流動過遠而造成浪費。

（5）加摻合料。當灌入量特別大時，水泥漿中還可加入砂子和鋸末等摻合料，砂漿的配比為0.5：1:1（水：水泥：沙子），鋸末為水泥重量的5％。

4． 加固實施效果

4.1  檢查孔壓水試驗結(jié)果

檢查孔的壓水試驗成果是評價帷幕灌漿工程優(yōu)良與否的重要依據(jù)，水庫帷幕灌漿對于檢查孔透水率的具體要求如下：對本工程第一段和第二段的透水率不得超過1.0L u，檢查孔壓水試驗次數(shù)的90％透水率應(yīng)不高于1.0Lu，其余10％的透水率應(yīng)不高于2.0Lu。各分部工程已完成的檢查孔壓水試驗結(jié)果見表1所示，從表1數(shù)據(jù)可以表明檢查孔水壓試驗均滿足設(shè)計要求。

表1  檢查孔水壓試驗結(jié)果匯總

4.2  單位注入量隨孔序和排序的增加而遞減

（1）后序排的單位注入量較前序排的單位注入量減少的幅度很大，從整體上看，先序排的灌漿效果是非常明顯的，它起到了封閉的作用，后序排的灌漿作為先序排的繼續(xù)和補充，可以形成較好的防滲帳幕。同時也證明，本水庫大壩廊道內(nèi)排距為1.2m的設(shè)計是合理的、安全的。

（2）后序孔較前序孔注入量減少的也很明顯，但是減少的幅度不如排與排之間減少的大，這種現(xiàn)象表明了孔距不宜過大，否則影響灌漿效果。

（3）排距為2.4m的下、上游排灌漿孔結(jié)束灌漿后，中間排的灌漿單位注入量已降低到10kg／m或不足10kg／m，效果非常明顯。

（4）注漿完畢要用一定壓力稠水泥漿封孔，以填充至混凝土頂面為準，以便使地基和基礎(chǔ)協(xié)調(diào)工作。

（5）本工程采用極限注漿法，即使盡可能多的水泥漿注入地層，出到漿液反冒為止，讓泥能充分注入地層充填孔隙。注漿孔穿過混凝土基礎(chǔ)時，注漿歷力可控制在400kPa以上，其余控制在300kP；合計煙囪段注入水泥20.5t，汽機段注入水泥10.4t，鍋爐房段注水泥43.4t，化學(xué)水車間注入水泥20.1t。

（5）部分注漿孔先灌水玻璃，后再注入水泥漿，水玻璃為無壓注入。在水泥灌漿結(jié)束后，則對汽機，煙囪外圍地段用單液硅化法進行加固。灌漿材料由低濃度的水玻璃溶液加入2.0％—2.5％的氯化鈉組成；共灌入水玻璃煙囪地段800kg，輪機地段140kg。

5． 結(jié)語

本水庫工程地基加固工作自歷時二百多天，成孔728個，耗水泥約182t，水玻璃約3.3t。在整個施工過程中，為掌握電廠建(構(gòu))筑物的變形情況，沉降觀測工作從未間斷。地基加固工作完成后，又專門市置了長期觀測工作，整個觀測工作持續(xù)約1年。據(jù)前期3個月的觀測結(jié)果表明，時間的推移，沉降已趨穩(wěn)定，且總沉降量和差異沉降均在規(guī)范允許范圍以內(nèi)。